随着爱因斯坦的《狭义相对论》和《广义相对论》被大家逐渐熟知,时间旅行的话题愈演愈烈。就连霍金在世时都曾经举办过“时间旅行者的晚宴”,只不过他是在晚宴之后才发出邀请信息,就是希望未来的人类接收到信息通过“时间穿梭”来到过去参加晚宴。
那时间旅行到底存在不存在?在时空中穿梭的条件是什么?如果时间旅行是以地球的时间为标准,在地球时空中跳跃是有可能的,它就如同在地球的时空中弯道超车,并且已经有很多人办到了,下面我们简单来聊聊。
时间膨胀
先说说关于时空穿梭的条件,为了理解你必须明白关于时间的理论,那就是相对论。这介绍并解释了时空连续体,在其中我们可以量化我们所看到的“时间旅行”,更专业的说应该是“时间膨胀”。
在爱因斯坦的《狭义相对论》中你可以得到:相对于地球而言,你的速度越快,你时间就走得越慢。
一旦你的速度趋近于光速(3亿m/s),对于地球来说你的时间将处于凝固状态,而地球上的时间将呈指数级变化,你的一眼回眸地球已经沧海桑田。
时间穿梭体验
下面我们来体验一下时间旅行:你是一个宇航员,你的任务是测试一种新发动机,该发动机可以立即将你加速到一定速度!你将以接近于3亿m/s的速度行驶1小时,。
飞船启动之前你的手表与地球上的北京时间同步,为1月1日凌晨1点,然后飞船瞬间加速到趋近于3亿m/s。
1小时后,你准时回到了地球上你出发的地点。你问运营中心现在几点,他们回答“ 1月2日晚上8点”。
于是你对自己的手表上显示的1月1日早上9点,感到困惑。这就是《狭义相对论》时间膨胀效应,你相对高速的1小时,对于地球人来说已经过去了32小时,恭喜你也在地球上的时间中成功的穿梭了。但你并不是第一位,地球上真实存在的案例有很多。
时间穿梭案例
飞船案例
地球上体验过时间旅行的乘客,已经高达数百人。例如:杨利伟、费俊龙,、聂海胜,外国也有不少阿姆斯特朗、巴斯·奥尔德林,尤里·加加林和谢尔盖·阿夫捷耶夫等。
尽管他们在时间旅行中所穿梭的时间没有你多,因为他们的飞船速度并没有我们的3亿m/s那么快,但他们是实实在在付出了行动的,我们只是白日做梦。
除了你之外其中,谢尔盖·阿夫杰耶夫(Sergei Avdeyev)的旅行时间最多,达到了惊人的0.02秒。这个理论已经被反复证明,并且除了那趟旅行之外,你可能在今天或本周又使用了时间膨胀机器。
在现实生活中,我们导航,GPS和GLONASS等卫星由于在外太空相对地球高速运动通常会经历时间膨胀,使时间无法与地球同步,因此当它们通过地图为你提供路线指示时,一直都要修正时间膨胀,否则容易与你出现时间错位,从而导致发生事故或者永远到达不了目的地。
你可能会想:我开车速度也很快呀,我也在经历时间膨胀,我的手表很准啊,还是北京时间。从《狭义相对论》可以得到:你确实正在膨胀。只不过,你的兰博基尼要想产生可以量化出数据的“时空穿梭”,你必须以120km/h的速度在六环路上行驶100万亿年,而这仅仅是产生了0.0002秒的时间膨胀。
如何掌握时间与速度
所以我们不能盲目的时间穿梭,出发前先计算一下。下面爱因斯坦给出的时间旅行公式,其中c为光速3亿m/s,t 为你高速行驶的时间(也就是你的手表走过的时间),t'为你想跳跃的地球时间(地球时钟走过的时间),然后你就可以得到你需要达到的速度。
不过爱因斯坦还会告诉你另外一件事,由质增效应可知静态质量不为零的物体无法达到光速。你可以瘦成一道闪电,但是你也无法把体重减到0,更何况还有交通工具的质量。
时空穿梭(度假式)
时间旅行,旅行必然要保证心情舒畅,如果你觉得上面的方法太麻烦,太紧张刺激,爱因斯坦会告诉你另外度假式的时间旅游路线:找一个大星球度假。
爱因斯坦说:大体现在质量,质量大了,引力就大,只要引力比地球大就可以产生“引力时间膨胀”。
这并非新路线,已经有人走过了。在《星际穿越》中,男主从质量无比巨大的黑洞边上呆了一小会,回来女儿已经垂垂老矣,而自己还是英俊的帅小伙。
(去之前的女儿)
(去之后的女儿)
总结
虽然文章充满戏剧性,但是一切都基于科学事实,无论是《狭相》还是《广相》都是经过了大量的科学验证,并且在现实生活中进行应用。1950年到现在,大量的科学研究以及诺贝尔奖的半壁江山都有《相对论》的影子。关于时间穿梭,主要是基于爱因斯坦的“时间相对性”,你的时间未必是我的时间,地球的时间并不是太阳的时间,我所指的不是时区不同,而是相对时间流速不同。